(57)【要約】本発明は、変形させる材料のブランク（１５０）を金型（１３０）とブランクホルダ（１４０）の間に置き；電極（１６０）を収容する密閉キャビティを、所定の液位まで液体で満たし；材料のブランク（１５０）をキャビティ内の液体と接触させ；材料のブランクを液圧で予備成形し；材料のブランクを電気液圧的に成形する、材料のブランク（１５０）を電気液圧的に成形する方法に関する。キャビティの壁のうちの１つの壁の全部または一部を移動させることによって、キャビティの液体を加圧する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料のブランク（１５０；２５０；３５０）を電気液圧的に成形する方法であって、
−変形させる材料のブランク（１５０；２５０；３５０）を金型（１３０；２３０；３３０）とブランクホルダ（１４０；２４０；３４０）の間に置き、
−少なくとも２つの電極（１６０；２６０；３６０）を収容する密閉キャビティを、所定の液位まで液体で満たし、
−材料のブランク（１５０；２５０；３５０）をキャビティ内の液体と接触させ、
−材料のブランク（１５０；２５０；３５０）を液圧で予備成形し、それによって材料のブランク（１５０；２５０；３５０）が加圧キャビティ内の液体によって金型（１３０；２３０；３３０）に向けて押され、したがって第１の変形を受け、
−材料のブランク（１５０；２５０；３５０）を電気液圧的に成形し、それによって材料のブランク（１５０；２５０；３５０）が、少なくとも２つの電極（１６０；２６０；３６０）間の放電によって生成された少なくとも１つの圧力波によって金型（１３０；２３０；３３０）に押し付けられ、したがって第２の変形を受ける方法において、
キャビティの壁のうちの１つの壁の全部または一部を移動させることによって、キャビティ内の液体が液圧予備成形作業のために加圧されることを特徴とする方法。
【請求項２】
材料のブランク（１５０；２５０；３５０）をキャビティ内の液体と接触させた後に材料のブランク（１５０；２５０；３５０）と金型（１３０；２３０；３３０）との間に真空を発生させる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
キャビティ内の液体は、金型（１３０；２３０；３３０）と材料のブランク（１５０；２５０；３５０）とによって形成されたアセンブリをキャビティの内部に向かって移動させることによって加圧される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
電極（１６０；２６０）が静止している一方で、金型（１３０；２３０）および材料のブランク（１５０；２５０）によって形成されたアセンブリが移動される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
キャビティ内の液体は、電極（３６０）を備える１つの壁（３１６）をキャビティの内部に向かって移動させることによって加圧される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項６】
材料のブランク（１５０；２５０；３５０）を電気液圧的に成形するための装置（１００；２００；３００）であって、
−フレーム（１２；２２０；３２０）、
−壁の１つが材料のブランク（１５０；２５０；３５０）を備える、液体で満たすことができる密封キャビティ、
−キャビティの内側に配置される少なくとも２つの電極（１６０；２６０；３６０）、
−金型（１３０；２３０；３３０）、
−金型（１３０；２３０；３３０）に対して材料のブランク（１５０；２５０；３５０）を保持することができるブランクホルダ（１４０；２４０；３４０）を備える装置において、
−キャビティは少なくとも１つの可動壁を備え、
−可動壁の動きは、キャビティ内の液体を金型（１３０；２３０；３３０）に対して材料のブランク（１５０；２５０；３５０）の変形を生じさせるのに十分な程度まで加圧することができることを特徴とする電気液圧成形装置。
【請求項７】
真空ポンプ（１７０；２７０；３７０）を備える、請求項６に記載の電気液圧成形装置（１００；２００；３００）。
【請求項８】
キャビティは少なくとも部分的にフレーム（１２０；２２０；３２０）によって形成される、請求項６または７に記載の電気液圧成形装置（１００；２００；３００）。
【請求項９】
少なくとも２つの電極（２６０）は、フレーム（２１０）の底壁（２１２）に載置されたベースプレート（２９０）によって支持される、請求項８に記載の電気液圧成形装置（２００）。
【請求項１０】
ブランクホルダ（２４０；３４０）はフレームから分離しており、フレーム内を長手方向に電極（２６０；３６０）に向かって延在する、請求項６〜９のいずれか一項に記載の電気液圧成形装置（２００；３００）。
【請求項１１】
可動壁は材料のブランクを備え、金型（１３０；２３０）と材料のブランク（１５０；２５０）によって形成されたアセンブリはプレスの可動プレート（１２０；２２０）に取り付けられる、請求項６〜１０のいずれか一項に記載の電気液圧成形装置（１００；２００）。
【請求項１２】
金型（１３０）、材料のブランク（１５０）、およびブランクホルダ（１４０）によって形成されたアセンブリはプレスの可動プレート（１２０）に取り付けられる、請求項１１に記載の電気液圧成形装置（１００）。
【請求項１３】
−金型（２３０）および材料のブランク（２５０）によって形成されたアセンブリはプレスの可動プレート（２２０）に取り付けられ、
−ブランクホルダ（２４０）は少なくとも１つのシリンダ（２４２）に取り付けられ、各シリンダ（２４２）の第１の端部はフレーム（２１０）の底壁（２１２）に固定され、各シリンダ（２４２）の第２の端部はブランクホルダ（２４０）に固定される、請求項１１に記載の電気液圧成形装置（２００）。
【請求項１４】
−金型（３３０）および材料のブランク（３５０）によって形成されたアセンブリはプレスの第１の可動プレート（３２０）に取り付けられ、
−フレーム（３１０）はプレスの第２の可動プレート（３２２）に取り付けられた少なくとも２つの電極（３６０）を支持する可動壁を備え、プレスの第２のプレート（３２２）は、好ましくは、プレスの第１のプレート（３２０）によって加えられることができる圧力を超える圧力を加えることができる、請求項６〜１０のいずれか一項に記載の電気液圧成形装置（３００）。
【請求項１５】
フレーム（３１０）は移動できない部分（３１８）を含み、その上にブランクホルダ（３４０）が載置されている、請求項１４に記載の電気液圧成形装置（３００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気液圧成形のための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気液圧成形は、動圧を加えることによって材料のブランクを金型に対して変形させるために使用される。この目的のために、液体、例えば水で満たされたキャビティ内の少なくとも２つの電極間で放電を発生させる。したがって、２つの電極間に電気アークが生じ、その結果、温度勾配が上昇して液体が気化する。一般に「衝撃波」と呼ばれる圧力波が高速で移動し、材料のブランクを金型に押し付ける。電気液圧成形は、スプリングバックを減少させ、形成される部品の刻印の細部および／または鋭利な縁部および／または改良された破断点伸びを得るので、他の成形方法と比較して特に有利である。
【０００３】
場合によっては、特に、形成すべき部品が特に深い場合には、複数の連続した放電を生じさせる。
【０００４】
必要とされる連続的な放電の数を減らし、したがって部品を成形するのに必要な時間を制限するために、部品の電気液圧成形の前に実行される液圧予備成形ステップが提案される。この目的のために、キャビティは、例えば特許文献１に開示されるように加圧液体で満たされる。液体の圧力が十分である場合、材料のブランクは金型に対して部分的に変形する。次いで、衝撃波を発生させ、所望の形状が達成されるまで部品の成形を完了するために、放電が発生される。準静圧を加えることによる部品の予備成形は、材料のブランクの金型への押し込みを容易にし、したがって電気液圧成形によって製造される材料の変形を減らし、したがって、高電圧パルス発生器が２つの放電の間に再充電されなければならない場合の成形時間を短縮し、または、発生器が放電の間に再充電されるのを待たずに連続的な放電が実行されるべき場合の発生器の大きさを縮小する。かかる場合には、異なる充電モジュールが同時に使用されるが、順次に起動される。かかる場合には、使用できるモジュールが少なくて済むため、発電機への投資は少なくなる。
【０００５】
かかる方法はある種の欠点を有する。キャビティを加圧水で満たすのに必要な時間は、特に流量の限られたポンプを使用する場合には、比較的長くなり得る。さらに、新しい部品を成形するための各サイクルの間に、キャビティに液体を再補充し、ポンプで加圧する必要があるため、部品を成形するのに必要な時間が長くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７８０２４５７号
【発明の概要】
【０００７】
本発明は、特に、先行技術の前述の欠点を克服することを目的としている。
【０００８】
この目的のために、本発明は、第１の態様によれば、材料のブランクを電気液圧的に成形する方法であって、
−変形させる材料のブランクを金型とブランクホルダの間に置き、
−電極を収容する密閉キャビティを、所定の液位まで液体で満たし、
−材料のブランクをキャビティ内の液体と接触させ、
−材料のブランクを液圧で予備成形し、それによって材料のブランクが加圧キャビティ内の液体によって金型に向けて押され、したがって第１の変形を受け、
−材料のブランクを電気液圧的に成形し、それによって材料のブランクが、少なくとも２つの電極間の放電によって生成された少なくとも１つの圧力波によって金型に押し付けられ、したがって第２の変形を受ける方法を提案する。
【０００９】
本発明の方法によれば、キャビティの壁のうちの１つの壁の全部または一部を移動させることによって、キャビティ内の液体が液圧予備成形作業のために加圧される。
【００１０】
このようにして、流量の限られた加圧ポンプを使用する場合よりも迅速に加圧キャビティを液体で満たすことができる。これによりサイクルタイムが短縮される。さらに、加圧水を生成する必要がないので、使用される装置はそれほど複雑ではない。
【００１１】
液圧および電気液圧成形作業の効率を改善するために、材料のブランクをキャビティ内の液体と接触させた後に材料のブランクと金型との間に真空を発生させるのが有利である。
【００１２】
さらに、キャビティを液体で満たす際にキャビティ内に真空を作り出すことによって、容器の充填が容易になり、液体と金型との間の界面での空気の存在が防止され、それによって液圧および電気液圧成形作業の効率がさらに高まる。キャビティ内の液体と変形させる材料のブランクとの間に空気が存在するのを防ぐために他の手段を使用できることに留意されたい。
【００１３】
一実施形態では、キャビティ内の液体は、金型と材料のブランクとによって形成されたアセンブリをキャビティの内部に向かって移動させることによって加圧される。
【００１４】
このようにして、材料のブランクは、ブランクホルダによって金型に対して保持され、材料のブランク全体が金型と同時にキャビティの内部に向かって移動し、したがって電極に近づく。かくして金型は、液圧予備成形作業に必要な圧力を提供するためにプレスのプレートに取り付けられる。
【００１５】
また、少なくとも１つの電極を支持するキャビティの壁も移動可能である場合、金型およびこの壁を二重の効果でプレスに取り付けることができる。かかる場合には、第１の効果は、キャビティ内に存在する液体を加圧するために少なくとも２つの電極を支持する可動壁によって使用され得る。第２の効果は、材料のブランクに加えられる圧力を調整するために金型によって使用され得る。
【００１６】
一実施形態では、電極が静止している一方で、金型および材料のブランクによって形成されたアセンブリが移動される。
【００１７】
電極を支持する壁が静止している場合、電極をパルス電圧発生器に接続し、約数十または数百ｋＡの電流を循環させる電流供給導体を移動させる必要はない。これらの電流供給導体は、したがって重くてかさばっており、繰り返し移動すると劣化する傾向がある。
【００１８】
任意選択で、材料のブランクと金型とによって形成されるアセンブリを各放電の間に電極に近づけることができる。これにより、成形作業の効率が向上し、使用する水の量が減少する。
【００１９】
一実施形態において、キャビティ内の液体は、電極を備える１つの壁をキャビティの内部に向かって移動させることによって加圧される。
【００２０】
さらに、本発明は、第２の態様によれば、材料のブランクを電気液圧的に成形するための装置であって、
−フレーム、
−壁の１つが材料のブランクを備える、液体で満たすことができる密封キャビティ、
−キャビティの内側に配置される少なくとも２つの電極、
−金型、
−金型に対して材料のブランクを保持することができるブランクホルダを備えることを特徴とする装置を提案する。
【００２１】
さらに、キャビティは少なくとも１つの可動壁を備え、可動壁の動きは、キャビティ内の液体を金型に対して材料のブランクの変形を生じさせるのに十分な程度まで加圧することができる。
【００２２】
本発明の装置では、液体を加圧するために加圧ポンプを使用する必要はない。かかるポンプは高価であり、装置の複雑さを増す。さらに、かかるポンプの流量は限られるので、容器の加圧が遅くなる。さらに、液体の加圧は可動壁を動かした後に行われるので、新しい各部品成形サイクルの間にキャビティに液体を補充する必要がない。
【００２３】
さらに、装置は真空ポンプを備える。
【００２４】
好ましくは、電気液圧成形装置は真空ポンプを備える。
【００２５】
真空ポンプは金型と材料のブランクとの間に真空を作り出し、液圧および電気液圧成形作業の効率を高める。また、真空ポンプを用いて、容器を充填する際にキャビティ内に真空を作り出すこともできる。これにより、材料のブランクとキャビティ内の液体との間に空気が存在することが防止され、それによって液圧および電気液圧成形作業の効率も向上する。
【００２６】
一実施形態では、キャビティは少なくとも部分的にフレームによって形成される。
【００２７】
キャビティがフレームの内側に部分的に形成されている場合、装置はあまり複雑ではなく、かつ、あまり嵩張らない。
【００２８】
一実施形態では、少なくとも２つの電極は、フレームの底壁に載置されたベースプレートによって支持される。
【００２９】
これにより、キャビティの大きさおよび当該キャビティを満たすのに必要な液体の量が減少する。
【００３０】
一実施形態では、ブランクホルダはフレームから分離しており、フレーム内を長手方向に電極に向かって延在し、好ましくは少なくとも部分的に電極を包囲する。
【００３１】
ブランクホルダは反射器として作用し、衝撃波がキャビティまたはフレームの壁に向かって伝播するのを防ぎ、特に機械的に溶接された構造を備える場合には溶接部でのその劣化を防ぐ。
【００３２】
一実施形態では、可動壁は材料のブランクを備え、金型と材料のブランクによって形成されたアセンブリはプレスの可動プレートに取り付けられる。
【００３３】
したがって、材料のブランクと金型とによって形成されたアセンブリは、キャビティ内に存在する液体を加圧するために、キャビティ内でキャビティの内部に向かって移動することができる。したがって、材料のブランクがブランクホルダによって金型に対して保持される間に、金型を動かすことによって、材料のブランクをキャビティの内部に向かって、電極に向かって移動させる。
【００３４】
電極を支持する壁が静止している場合、電極をパルス電圧発生器に接続し、約数十または数百ｋＡの電流を循環させる電流供給導体を移動させる必要はない。したがって、これらの電流供給導体は、重くてかさばっており、繰り返し移動すると劣化する傾向がある。
【００３５】
１つの特定の実施形態では、金型、材料のブランク、およびブランクホルダによって形成されたアセンブリはプレスの可動プレートに取り付けられる。
【００３６】
このようにして、ブランクホルダは材料のブランクに直接ねじ込まれ、材料のブランクと係合する。
【００３７】
他の特定の実施形態では、金型および材料のブランクによって形成されたアセンブリはプレスの可動プレートに取り付けられ、ブランクホルダは少なくとも１つのシリンダに取り付けられ、各シリンダの第１の端部は底壁に固定され、各シリンダの第２の端部はブランクホルダに固定される。
【００３８】
このようにして、材料のブランクがブランクホルダ上に配置され、金型が材料のブランクを押圧する。したがって、ブランクホルダによって加えられる圧力を、金型によってブランクホルダに加えられる圧力とは無関係に、自律的に調整することができる。これは、電極を支持する壁が静止している場合、および金型とブランクホルダによって形成されたアセンブリのキャビティの内部への移動によってキャビティが加圧される場合に特に有利である。
【００３９】
特定の一実施形態では、少なくとも１つのシリンダはガススプリングである。
【００４０】
したがって、金型が材料のブランクと接触している限り、材料のブランクに加えられる圧力は、フレーム内の金型の位置に関係なく一定である。
【００４１】
一実施形態では、金型および材料のブランクによって形成されたアセンブリはプレスの第１のプレートに取り付けられ、フレームはプレスの第２の可動プレートに取り付けられた少なくとも２つの電極を支持する可動壁を備え、プレスの第２のプレートは、好ましくは、プレスの第１のプレートによって加えられることができる圧力を超える圧力を加えることができる。
【００４２】
有利には、複動プレスの２つのプレートを使用して、まずキャビティ内に存在する液体を加圧するために少なくとも２つの電極を支持するフレームの可動壁を移動させ、次に材料のブランクに加えられる圧力を調整するために金型を移動させることができる。キャビティ内の液体の加圧はプレスの力によって制限されるので、複動プレスのプレートは、電極を支持する壁を動かすことによって液体を加圧するためにより大きな力を加えるために有利に使用することができる。より低い圧力を使用して、材料のブランクに加わる圧力を調整することができる。
【００４３】
有利には、フレームは移動できない部分を含み、その上にブランクホルダが載置されている。
【００４４】
ブランクホルダは、電極を含むフレームの底壁の非可動部分に直接的に載置することができる。このようにして、材料のブランクがブランクホルダ上に配置され、金型が材料のブランクを押圧する。金型によって材料のブランクに加えられる圧力、したがって材料のブランクに加えられる圧力は、複動プレスのプレートを用いて調整することができる。また、ブランクホルダは、フレームの底壁の非可動部分に間接的に載置することもできる。
【００４５】
他の実施形態では、電極を備える壁とは異なる、または材料のブランクによって形成される壁の全部または一部を移動させることができることに留意されたい。かかる場合には、壁はプレスに取り付けられていないが、その代わりにピストンの可動壁を構成し、したがってキャビティはピストンの区画の１つを形成している。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】第１の実施形態に従う電気液圧成形装置を用いて実施される、本発明による電気液圧成形方法の１ステップを示す図である。
【図２】第１の実施形態に従う電気液圧成形装置を用いて実施される、本発明による電気液圧成形方法の１ステップを示す図である。
【図３】第１の実施形態に従う電気液圧成形装置を用いて実施される、本発明による電気液圧成形方法の１ステップを示す図である。
【図４】第１の実施形態に従う電気液圧成形装置を用いて実施される、本発明による電気液圧成形方法の１ステップを示す図である。
【図５】第２の実施形態に従う電気液圧成形装置および関連する電気液圧成形方法を示す図である。
【図６】第３の実施形態に従う電気液圧成形装置および関連する電気液圧成形方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
本発明の特徴および利点は、添付の図面を参照して与えられる以下の説明においてより明確に観察されるであろう。
【００４８】
図１は、第１の実施形態に従う電気液圧成形装置１００を示す。この電気液圧成形装置１００は、フレーム１１０と、金型１３０の取り付けられたプレスの可動プレート１２０とを備える。プレート１２０、ひいては金型１３０はフレーム１１０に対して移動可能である。
【００４９】
変形させる材料のブランク１５０は、金型１３０とブランクホルダ１４０との間に配置される。ブランクホルダは、金型１３０に対して材料のブランクを保持するために使用される。特に、ブランクホルダは金型、より詳細には金型の１つの壁に面しており、材料のブランクを金型に対して保持するために金型と係合する。本明細書に記載の実施形態では、ブランクホルダ１４０は金型１３０に固定される。したがって、ブランクホルダ１４０はフレームから分離している。
【００５０】
フレーム１１０は底壁１１２および側壁１１４を備える。底壁１１２、側壁１１４および材料のブランク１５０は、液体、例えば水で満たされることを意図したキャビティを画定する。キャビティは、封止手段によって、例えば金型１３０の一方の側壁に存在するＯリング１９５によって封止される。このようにして、キャビティは金型１３０とフレーム１１４の側壁との間で封止される。
【００５１】
少なくとも２つの電極１６０が底壁１１２に取り付けられており、前記電極は、例えば絶縁された金属板またはケーブル（図には示されていない）とすることができる電流供給導体に接続される。これらの電流供給導体は、２つの電極１６０間で放電を引き起こすのに十分な高電圧パルスを発生させるために使用される発電機に接続することができる。電流供給導体は、密封状態でフレームの壁を通過するか、またはフレームの壁の端部を通過することができる。
【００５２】
高電圧パルスを発生するために使用される発電機は、電気液圧成形作業が複数の連続放電を使用して行われる場合、２つの電極によって同時に充電および連続放電される複数のモジュールを備えることができる。
【００５３】
一代替実施形態では、一方の電極はフレームの底壁１１２によって形成される。
【００５４】
ポンプ１８０に関連するポンピング回路が、キャビティを液体で満たすために使用される。本発明によれば、キャビティの可動壁、この場合には材料のブランク、より具体的には金型１３０、材料のブランク１５０、およびブランクホルダ１４０によって形成されたアセンブリを移動させることによって、キャビティ内の液体が加圧される。圧力計１８２は、キャビティ内の圧力を測定するために使用され、キャビティ内の圧力を制御するための調整システムと組み合わせることができる。この調整システムは、キャビティ内で測定された圧力が金型１３０に対する材料のブランク１５０の液圧成形に十分である場合に、キャビティの可動壁の停止をさらに制御することができる。
【００５５】
真空ポンプ１７０を使用して、キャビティ内、および金型１３０と変形させるべき材料のブランク１５０との間の空間内に真空を作り出す。キャビティ内に生じた真空は、材料のブランク１５０と液体との間の界面および材料のブランク１５０と金型１３０の凹部との間の界面に空気が存在するのを防止する。したがって、液圧式および電気液圧式の成形作業の効率が向上する。
【００５６】
一代替実施形態では、電気液圧成形装置１００は、圧力スイッチ１８４に関連する弁を備える。圧力スイッチに関連する弁は、電気液圧成形作業の前にキャビティ内の液体の圧力を下げる。このステップは、電極間に放電を発生させるのに必要な電圧を減少させるが、これは液体が加圧状態に保たれている場合により高くなる。
【００５７】
上記の装置を使用した液圧予備成形作業を含む電気液圧成形方法の異なるステップを、図１から図４を参照して説明する。
【００５８】
第１のステップでは、変形させる材料のブランク１５０が金型１３０とブランクホルダ１４０との間に配置され、ブランクホルダ１４０は、例えばねじを用いて材料のブランク１５０に対して締め付けられる。次いで、電極１６０を含むキャビティに液体を充填するか、またはこのキャビティ内に既に存在する液体をポンプ１８０を使用して補給する一方で、真空ポンプ１７０を使用してキャビティ内に負圧も作り出す。生成された負圧は、キャビティの充填または補給を容易にし、さらにキャビティ内に存在する空気の量を減少させ、したがって電気液圧成形作業の効率を向上させる。材料のブランク１５０がキャビティ内の液体と接触するまでキャビティは満たされる。次いで、ポンプ１７０を使用して、材料のブランク１５０と金型１３０との間に真空が作り出される。
【００５９】
図２に示す第２の工程では、キャビティの容積を減少させるために、キャビティ１３０の一方の壁、この場合には金型１３０、材料のブランク１５０、およびブランクホルダ１４０によって形成される壁をキャビティの内側に向かって移動させる。プレスを使用して、キャビティ内の液体の圧力を、材料のブランク１５０の液圧予備成形に十分な所定の値まで上昇させる。かかる場合には、キャビティ内の液体の圧力は、プレスの力によって制限される。金型１３０の移動は、所定の液体圧力が圧力計１８２によって測定された場合に、調整システムによって停止される。
【００６０】
図３を参照して示される第３のステップでは、２つの電極１６０の間に少なくとも１つの放電を発生させて、電極間に電気アークを生成する。２つの電極１６０は液体、例えば水に浸漬されるので、水が電極１６０間で気化するまで、電気アークは上昇した温度勾配を生じる。この気化により、以下で「衝撃波」とも呼ばれる圧力波が生じ、変形させる材料のブランク１５０に達するまで液体中を伝播する。衝撃波の影響下で、材料のブランクは、図３に示すように金型に対して変形する。必要ならば、図４に示すように、材料のブランクが所望の形状をとるまで、２つの電極１６０間に他の放電を発生させる。
【００６１】
一代替実施形態では、電気液圧成形作業の前に、キャビティ内の液体の圧力を低下させる。したがって、電極間に放電を発生させるのに必要な電圧は減少し、その電圧は液体が加圧状態に保たれている場合にはより高くなる。この工程は、前述の工程で使用されるものと比較して、より安価でかさばらない発電機の使用を可能にする。
【００６２】
図５は、第１の実施形態と同様に、フレーム２１０と、金型２３０が取り付けられるプレスの移動プレート２２０と、金型と係合することによって金型２３０に対して変形させる材料２５０のブランクを保持するように意図されたブランクホルダ２４０とを備える電気液圧成形装置２００の第２の実施形態を示す。
【００６３】
フレーム２１０は、底壁２１２と側壁２１４とを備える。
【００６４】
電極２６０は、例えば、基部２９４を支持する３本の脚部２９２を備えるベースプレート２９０に取り付けられる。電極２６０は、基部２９４を介して、高電力の短い高電圧パルスを発生させるのに使用され、２つの電極２６０間に放電を発生させるのに十分な発電機に密封された状態で接続される。
【００６５】
この実施形態では、ブランクホルダ２４０は、フレーム２１０の側壁２１４と平行に電極に向かってフレーム内を長手方向に延在し、電極２６０を包囲する。ブランクホルダ２４０は、電極間で引き起こされる放電の後に発生する衝撃波の一部を反射するために使用され、それはフレームの応力を制限する。より具体的には、フレームに衝撃波が頻繁に加わる場合、フレームは、例えばフレームが機械的に溶接された構造を有する場合には、その異なる部分間の溶接部のレベルで脆くなり得る。したがって、より薄い壁を有するフレームを使用することができる。ブランクホルダ２４０は、図４に示すように、金型に面する、より具体的には金型の一方の壁に面する１つまたは複数のシリンダ２４２に取り付けることができ、これらのシリンダ２４２のそれぞれの一方の端部はフレームの底壁２１２に固定され、他方の端部はブランクホルダ２４０に固定される。ブランクホルダはかくして金型から分離される。ブランクホルダ２４０によって材料のブランク２５０に加えられる圧力は、１つまたは複数のシリンダ２４２によって制御され、それによってブランクホルダ２４０が金型を押圧する。
【００６６】
一代替実施形態では、１つまたは複数のシリンダ２４２はガススプリングである。したがって、金型が材料のブランクと接触している限り、材料のブランクに加えられる圧力は、フレーム内の金型の位置に関係なく一定である。ベースプレート２９０、より具体的にはその基部２９４、ブランクホルダ２４０および材料のブランク２５０は、液体、例えば水で満たすことを意図されたキャビティを画定する。
【００６７】
ポンプ２８０に関連するポンピング回路は、キャビティを液体で満たすために使用される。かかるキャビティは、第１の実施形態に記載の装置と比較して、より少量の液体で適切に満たすことができるという利点を有する。
【００６８】
さらに、キャビティは、例えばベースプレート２９０の基部２９４の側壁とブランクホルダ２４０の内壁との間に、少なくとも１つのＯリング２９５等の封止手段を追加することによって封止される。ブランクホルダ２４０と変形させる材料のブランク２５０との間の封止は、例えばブランクホルダ２４０の上部に設けられたＯリング２９６と、金型の下部に設けられたＯリング２９７とを用いて作り出される。Ｏリング２９６は、材料のブランク２５０とブランクホルダ２４０との間の封止を提供するために使用され、Ｏリング２９７は、材料のブランク２５０と金型２３０との間の封止を提供するために使用される。
【００６９】
上述したように、真空ポンプ２７０を使用して、金型２３０と材料のブランク２５０との間の空間に真空を作り、また潜在的にキャビティを充填または補給する際に密閉キャビティ内に負圧を作り出す。
【００７０】
上述したように、キャビティ内の液体の加圧は、金型２３０を電極２６０に近づけることによって上述した装置を用いて行われる。圧力計２８２を使用してキャビティ内の圧力を測定し、キャビティ内で測定された圧力が、十分な準静圧を加えることによって材料のブランク２５０の液圧成形を可能にするのに十分である場合に、調整システムを使用してキャビティの可動壁の停止を制御する。
【００７１】
電気液圧成形方法の異なるステップは、図１から図４を参照して説明したものと同様である。しかし、材料のブランクは、金型にねじ込まれたブランクホルダを用いて金型に対してもはや保持されない。この実施形態では、変形させる材料のブランク２５０がブランクホルダ２４０上に配置され、次いで材料のブランク２５０およびブランクホルダ２４０に押圧するために金型２３０が下げられる。ブランクホルダ２４０によって材料のブランク２５０に加えられる圧力は、１つまたは複数のシリンダ２４２によって、例えばガススプリングによって制御することができる。
【００７２】
上述の実施形態では、材料のブランクを備えるキャビティの１つの壁が移動され、それによって材料のブランクと金型とによって形成されるアセンブリがプレスの可動プレートに取り付けられることに留意されたい。換言すれば、材料のブランクがブランクホルダによって金型に対して保持される一方で、金型を移動させることによって、材料のブランクがキャビティの内部に向かって、電極に向かって移動する。
【００７３】
図１〜図４を参照して説明した実施形態では、材料のブランクは、金型に取り付けられたブランクホルダによって金型に対して保持される。図４を参照して説明した実施形態では、ブランクホルダはシリンダに取り付けられ、材料のブランクを保持するために金型と係合する。したがって、金型、材料のブランク、およびブランクホルダによって形成されたアセンブリは可動である。
【００７４】
他の実施形態では、少なくとも２つの電極を支持しているキャビティの１つの壁をプレスを使用して動かすことができる。
【００７５】
図６は、少なくとも２つの電極を支持するキャビティの壁の部分が動くことができるように取り付けられる一実施形態を示す。
【００７６】
電気液圧成形装置３００は、フレーム３１０と、プレスの第１の可動プレート３２０に取り付けられた金型２３０と、変形させる材料のブランク３５０を金型２３０に対して保持することを意図されたブランクホルダ３４０とを備える。
【００７７】
フレーム３１０は底壁３１２および側壁３１４を備える。底壁３１２は、少なくとも２つの電極３６０を支持する可動壁３１６と静止壁３１８とを備える。可動壁３１６はプレスの第２のプレート３２２に取り付けられる。ブランクホルダ３４０は、底壁３１２の移動不可能な部分、すなわち静止壁３１８に載置される。ブランクホルダ３４０は静止しており、ブランクホルダ３４０、電極３６０を支持するフレーム３１０の可動壁３１６、および変形させる材料のブランク３５０によって形成されたキャビティ内で金型に面して配置される。
【００７８】
キャビティは、封止手段、例えば可動壁３１６の側壁の内側に収容されるＯリング３９５、材料のブランク３５０と接触するブランクホルダ３４０の部分の内側に収容されるＯリング３９６、および材料のブランク３５０と接触している金型３３０の部分の内側に収容されるＯリング３９７を追加することによって封止される。Ｏリング３９５は、電極３６０を支持する可動壁３１６と、ブランクホルダ２４０と、潜在的にはフレーム３１０の底壁３１２の固定壁３１８との間に封止を成形することができる。Ｏリング３９６は、材料のブランク３５０と金型３３０との間の封止を提供するために使用され、Ｏリング３９７は、材料のブランク３５０とブランクホルダ３４０との間の封止を提供するために使用される。
【００７９】
可動壁３１６の移動は、ブランクホルダ３４０、電極３６０を支持するフレーム３１０の可動壁３１６、および変形させる材料のブランク３５０によって形成されたキャビティ内の液体を加圧する。材料のブランク３５０に加えられる圧力は、金型３３０が材料のブランク３５０と接触する際にプレスのプレート３２０によって加えられる圧力を用いて調整される。
【００８０】
上述した他の実施形態に関しては、電気液圧成形装置は、上述したように、ポンプ３８０、圧力計３８２および真空ポンプ３７０に関連するポンピング回路を備える。装置は、圧力スイッチ３８４と関連する弁をさらに備えることができる。
【００８１】
他のプレートの圧力を超える圧力を提供することができるプレスのプレートを、電極３６０を支持する可動壁３１６に取り付けることが好ましい。より具体的には、キャビティ内の液体を加圧するために提供されるべき力は、材料のブランクに加えられることが理想的である力よりも大きいことが多い。
【００８２】
複動プレスが使用される場合、最も強い力を提供することができるプレートは上部プレートであることに留意されたい。
【００８３】
したがって、図６に示すように、材料のブランク３５０に対し、電極３１６を支持する可動壁３１６は上方にあり、金型３３０は変形させる下方にある。
【００８４】
図６を参照して説明した装置を用いた液圧予備成形を含む電気液圧成形方法の種々のステップを以下に説明する。
【００８５】
第１のステップでは、変形させる材料のブランク３５０が金型３３０上に置かれ、材料のブランクがブランクホルダ３４０と金型３３０との間に所望の圧力で保持されるまで金型３３０をフレーム３１０に近づける。。このようにしてブランクホルダは、材料のブランクを保持するために金型と係合する。次いで、フレームによって部分的に形成されたキャビティは、ポンプ３８０を使用して充填され、また、有利には、真空ポンプ３７０を使用してキャビティ内に負圧を作り出す。電極３１６を支持する可動壁３１６が変形させる材料のブランク３５０の上方にある場合、キャビティ内の液体は、ポンプ３８０がキャビティを満たすように作動されると直ちに材料のブランク３５０と接触する。かかる場合には、電極３６０を支持する壁３１６がキャビティ内の液体と接触するまでキャビティは充填される。次いで、真空ポンプ３７０を用いて材料のブランク３５０と金型３３０との間に真空が作り出される。
【００８６】
第２のステップでは、電極を支持しているキャビティの可動壁３１６をキャビティの容積を減少させるようにキャビティの内側に向かって移動させる。可動壁３１６に加わる力は、材料のブランク３５０の液圧予備成形を可能にするのに十分な所定の値に達するまで、キャビティ内の液体の圧力を増加させる。所定の液体圧力が圧力計３８２によって測定された場合、可動壁３１６の移動は調整システムによって停止される。
【００８７】
第３のステップでは、２つの電極３６０の間に少なくとも１回の放電を発生させて、電極間に電気アークを作り出し、かつ、変形させる材料のブランク３５０に達するまで液体内を伝播する「衝撃波」を作り出す。衝撃波の影響下で、材料のブランクは金型に対して変形する。必要ならば、材料のブランクが所望の形状をとるまで、２つの電極３６０の間に他の放電を発生させる。
【００８８】
上述のように、電気液圧成形作業の前に、キャビティ内の液体の圧力を圧力スイッチ１８４に関連する弁を使用して減少させることができる。本明細書に記載の実施形態では、材料のブランクを備えるキャビティの一方の壁または電極を支持する一方の壁を移動させることに留意されたい。さらに、電極を支持するものとは異なる、または材料のブランクによって形成されるものとは異なる壁の全部または一部を移動させることもできる。かかる場合には、壁はプレスに取り付けられていないが、その代わりにピストンの可動壁を構成し、したがってキャビティはピストンの区画の１つを形成している。
【００８９】
上述の電気液圧成形装置および成形方法の様々な実施形態は、流量の限られた加圧ポンプを使用する場合よりも迅速にキャビティ内の液体を加圧することを可能にする。さらに、各部品形成サイクルの間に容器に加圧液体を補充する必要がない。これによりサイクルタイムが短縮される。さらに、加圧水を生成する必要がないので、使用される装置はそれほど複雑ではない。
【００９０】
本発明は、説明され図示された種々の実施形態および言及された代替の実施形態に限定されない。また、本発明は、添付の特許請求の範囲内の当業者の範囲内の実施形態に関する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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